Способ определения пригодности к эксплуатации поврежденной железобетонной конструкции, усиленной слоем нового бетона

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материале и конструкций и может быть использовано в неразрушающем контроле качества железобетонных конструкций, усиленных слоем нового бетона . Цель изобретения - повышение точности и производительности контроля пригодности конструкции. Конструкцию подвергают локальным динамическим воздействиям, подают жидкость в зону сопряжения, принимают сигналы акустической эмиссии (АЭ), измеряют средние частоты принятых сигналов , а также энергии поперечной и продольной составляющих сигналов АЭ, прошедших зону сопряжения слоя усиления и слоя старого бетона до и после подачи жидкости в зону сопряжения конструкции, По средним частотам сигналов АЭ определяют уровни напряжений в слое усиления и слое старого бетона, по соотношению которых судят о несущей способности конструкции , по соотношению величин отношений поперечной и продольной составляющих принятых сигналов до и после подачи жидкости определяют качество сцепления слоя старого бетона и слоя усиления. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 29/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4910225/28 (22) 15.02.91 (46) 07.12.92, Бюл. М 45 (75) Г.Б.Муравин, С.И.Волков и Г.В.Огородников (56) Авторское свидетельство СССР М

1649923, кл. G 01 N 29/14, 1989.

Ильин Н.А. Последствия огневого воздействия на железобетонные конструкции.

M. Стройиздат, 1979, с.100 — 102. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИГОДНОСТИ К ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОВРЕЖДЕННОЙ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ КОНСТРУКЦИИ, УСИЛЕННОЙ СЛОЕМ НОВОГО БЕТОНА (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю материало- . и конструкций и может быть использовано в неразрушающем контроле качества железобетонных конструкций, усиленных слоем нового бетона. Цель изобретения — повышение точноИзобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и может быть использовано для определения качества усиленных слоем нового бетона ранее поврежденных железобетонных конструкций, применяемых в строительстве и мостростроении.

Известен способ определения пригодности к дальнейшей эксплуатации железобетонных конструкций, подвергшихся термическому воздействию, заключающийся sтом,,что конструкцию подвергают локальному динамическому воздействию, измеряют параметры возникающих сигналов акустической эмиссии (АЭ), включая средние частоты и энергию сигналов АЭ, с

<„, Ы„„1779993 А1 сти и производительности контроля пригодности конструкции. Конструкцию подвергают локальным динамическим воздействиям, подают жидкость в зону сопряжения, принимают сигналы акустической эмиссии (АЭ), измеряют средние частоты принятых сигна- лов, а также энергии поперечной и продольной составляющих сигналов АЭ, прошедших зону сопряжения слоя усиления и слоя старого бетона до и после подачи жидкости в зону сопряжения конструкции, По средним частотам сигналов АЭ определяют уровни напряжений в слое усиления и слое старого бетона, по соотношению которых судят о несущей способности конструк, ции, по соотношению величин отношений поперечной и продольной составляющих принятых сигналов до и после подачи жидкости определяют качество сцепления слоя старого бетона и слоя усиления. 2 ил, учетом которых определяют прочностные сс) характеристики конструкции, включая уро-,сО вень напряжения s нHеeйA, по которым определяют пригодность конструкции.

Наиболее близким к изобретению является способ определения пригодности к эксплуатации поврежденной железобетонной конструкции, усиленной слоем нового бета- — з нз, заключающийся в том, что on редел я ют несущую способность усилен ной конст рукции и качество сцепления слоя усиления. со слоем старого бетона, па которым судят о пригодности конструкции к эксплуатации.

Однако способ является недостаточна точным и производительным, так как оценка несущей способности основана на прибли1779993

10 конструкции на слои старого и нового бетона осуществляют локальное динамическое 20

30

55 женных расчетных и сложных разрушающих испытаниях образцов, а качество сцепления определяется путем визуального осмотра мест сопряжения слоя усиления и старого бетона конструкции.

Цель изобретения — повышение точности и производительности контроля пригодности конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения пригодности к эксплуатации поврежденной железобетонной конструкции, усиленной слоем нового бетона, заключающемся в том, что определяют несущую способность усиленной конструкции и качество сцепления слоя. усиления со слоем старого бетона, по которым судят о пригодности конструкции к эксплуатации, в зонах наибольших напряжений усиленной воздействие, принимают сигналы акустической эмиссии в каждом слое конструкции, измеряют средние частоты этих сигналов, по которым определяют уровни напряжений в каждом слое, дополнительно локально воздействуют на один из слоев бетона конструкции, увлажняют жидкостью конструкцию со стороны воздействия до .ее проникновения в зону сопряжения, после увлажнения снова воздействуют на тот же слой бетона, с противоположной стороны конструкции принимают поперечную и продольную составляющие сигналов вкустической эмиссии, измеряют энергию составляющих сигналов акустической эмиссии и определяют их отношение до и после увлажнения, о несущей способности конструкции судят по соотношению уровней напряжений в слоях бетона, "а о качестве сцепления — по соотношению отношений энергий составляющих сигналов акустической эмиссии.

На фиг.1 показана условная схема проведения измерения напряжений в старом бетоне конструкции и новом бетоне слоя усиления; на фиг.2 — условная схема определения качества сцепления старого и нового бетонов конструкции в месте их сопряжения.

На схеме показана отремонтированная конструкция, состоящая иэ слоя 1 старого бетона и слоя 2 усиления из нового бетона, соединенных между собой арматурными металлическими стержнями 3, равномерно распределенными по площади конструкции. На поверхности слоя 2 усиления из нового бетона и на поверхности слоя 1 старого бетона размещают стандартный приемный преобразователь 4 сигналов акустической эмиссии общего поля. соеди35

45 ненный со стандартной акустико-эмиссионной аппаратурой (не показана). Позицией 5 обозначен снаряд-дюбель для локального динамического воздействия на поверхность старого и нового бетона, позицией 6 обозначена зона некачественного сцепления старого и нового бетона.

На фиг.2 дополнительно показаны при.емный преобразователь 7 поперечных акустических колебаний и приемный преобразователь 8 продольных колебаний.

Способ определения пригодности к эксплуатации поврежденной конструкции, усиленной слоем. нового бетона, осуществляется следующим образом.

Конструкцию, усиленную после ремонта слоем 2 нового бетона и арматурными металлическими стержнями 3, устанавливают в заданное проектом место здания или моста и закрепляют для того, чтобы конСтрукция восприняла эксплуатационную нагрузку. После этого начинают проводить испытания конструкции для определения ее пригодности к дальнейшей эксплуатации.

Для этого устанавливают стандартный приемный преобразователь 4 сигналов акустической эмиссии в наиболее напряженной (по расчетам) зоне конструкции со стороны слоя старого бетона и затем с помощью устройства локального нагружения, например, снаряда-дюбеля 5, нагружают с усилием, превышающим предел прочности бетона. Возникающие. при этом серии сигналов АЭ принимаются приемным преобразователем 4 и анализируются в блоке анализа сигналов АЭ стандартной акустикоэмиссионной аппаратуры. Затем определяют среднюю частоту появления сигналов АЭ в заданном интервале времени, с учетом которой по известной формуле определяют величину статического нагружения о1 в зоне контроля конструкции со стороны слоя 1 старого бетона о1/R1rl т где R> - предел прочности старого слоя бетона конструкции; цщ, C>. A> — регрессионные коэффициенты, характеризующие зависимость 1ср от а, полученной при испытаниях образцов старого бетона конструкции.

После этого приемный преобразователь 4 сигналов А3 устанавливают на конструкцию со стороны слоя 2 усиления и с помощью снаряда-дюбеля 5 динамически нагружают слой нового бетона с усилением, превышающим предел прочности нового бетона. Возникающие при этом серии сиг1779993 налов АЭ принимэ от приемным преобразователем 4 и анализируют их с помощью той же аппаратуры. При этом определяют среднюю частоту fcp2 появления сигналов АЭ в заданном интервале времени, с учетом которой по известной формуле определяют величину статического напряжения о в зоне контроля конструкции со стороны слоя 2 усиления нового бетона

m/Вг = где R — предел прочности нового бетона в слое усиления;

gzR,Cz, А — регистрационные коэффициенты, характеризующие зависимость fcp от (7, полученной при испытаниях образцов из бетона слоя усиления.

Значения регрессионных коэффициентов определяются заранее путем испытания образцов старого и нового бетона конструкции на основе известной методики. Затем определяют отношение vzlo> напряжений в старом бетоне конструкции и в слое нового бетона конструкции. Если отношение (7zlo>>i0,8 — 0,9, то это означает, что конструкция работает как единое целое и рабочее напряжение равномерно распределено по всему сечению в наиболее напряженной зоне конструкции. Если отношение (7 /o160,8 — 0,9, то конструкция не может быть признана пригодной к дальней-. шему использованию, так г;. к нагрузка будет неравномерно распределена по сечению v в случае дальнейшей эксплуатации возможна потеря несущей способности асей конструкции, что может привести к внезапному ее разрушению.

Однако отношение (7z/о>К,8-0,9 является необходимым, но недостаточным условием для окончательного признания пригодности конструкции к дальнейшему использованию. Поэтому после определения отношения m/о1 напряжений переходят к оценке величины сцепления старого и нового бетона в месте их сопряжения. Для этого на поверхность конструкции, например, со стороны слоя 1 нового бетона устанавливают два приемника 7 и 8 сигналов акустической эмиссии, один из которых рассчитан для приема поперечной составляющей сигналов АЭ. а другой предназначен для приема продольной составляющей сигналов АЭ (можно использовать приемник полной энергии сигналов АЭ, так как такой приемник принимает суммарную величину энергии продольной и поперечной составляющих сигналов).

Затем со стороны слоя 1 старого бетона с помощью снаряда-дюбеля 5 осуществляют локальное воздействие Ilo поверхности бетона, величина которого должна превышать

5 прочность бетона. Сигналы АЭ, возникающие при этом и состоящие в основном иэ продольных и поперечных волн, распространяются по бетону, проходят границу раздела старого бетона конструкции и слоя

10 нового бетона конструкции и принимаются приемником 8 продольной составляющей и приемником 7 поперечной составляющей.

С помощью стандартной акустико-эмиссионной аппаратуры, подключенной к при15 емникам АЭ, измеряются средние энергии (или средние амплитуды ) соответственно поперечной и продольной составляющих принятых сигналов и определяется их отношение Еср1 /Еср1. Затем конструкцию

20 предпочтительно со стороны слоя 2 усиления обильно поливают жидкостью (водой) .для того, чтобы создать препятствие для . прохождения поперечных волн акустических сигналов. После пропитывания бетона

25 жидкостью до зоны сопряжения снова осуществляют локальное динамическое воздействие с помощью снаряда-дюбеля 5 по поверхности бетона, принимают с противоположной стороны с помощью тех же при30 емников продольную и поперечную составляющие сигналов АЭ и определяют отношение EcpZc/Ecp2 сРедних энеРгий поперечной и продольной составляющих принятых сигналов. Если отношение Еср2 /Ecp2 с I

35 уменьшилось до величины меньшей, чем (0.8 0 85) Еср1 /Еср), то это значит, что в зоне контроля сопряжения имеется зазор, заполненный жидкостью, которая препятствует прохождению поперечных волн сигна40 лов А3. Если отношение Есрг /Есрз л(0,8—

085) Еср1 /Еср1 или осталось неизменным по сравнению с ранее измененным отношением Еср /Ecp1, то это значит, что в данс ной зоне сопряжения качество сцепления

45 достаточно хорошее.

Для того, чтобы установить пригодность конструкции к дальнейшему использованию качество сцепления определяют по всей площади сопряжения путем проведе50 ния вышеописанных измерений в нескольких точках конструкции и усреднения полученных результатов. Заключение о пригодности конструкции к дальнейшей эксплуатации производится по совокупности двух

55 измеренных характеристик; величина отношения напряжений в новом и старом бетоне конструкции должна быть равна не менее

0,8 — 0,8, а величина отношения Еср2 /Еср должна быть не менее 0,80 — 0,85 от ранее измеренной.

1779993

Fez, 2.

Составитель С.Волков

Техред М.Моргентал Корректор М,Максимишинец

Редактор В.Кузнецова

Заказ 4432 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Способ определения пригодности к эксплуатации поврежденной железобетонной конструкции, усиленной слоем нового бетона. заключающийся в том, что определяют несущую способность усиленной конструкции и качество сцепления слоя усиления! со слоем старого бетона, по которым судят о пригодности конструкции к эксплуатации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, в зонах наибольших напряжений усиленной конструкции на слои старого и нового бетона осуществляют локальное динамическое воздействие, принимают сигналы акустической эмиссии в каждом слое конструкции, измеряют средние частоты этих сигналов, по которым определяют уровни напряжений в каждом слое бетона, дополнительно локально воздействуют на один из слоев бетона конструкции, увлажняют жидкостью конструкцию со стороны воэ5 действия до проникновения ее в зону сопряжения, после увлажнения снова воздействуют на тот же слой бетона, с противоположной сторонй конструкции принимают поперечную и продольную составляющие

10 сигналов акустической эмиссии, измеряют энергию составляющих сигналов акустическойэмиссии и определяют их отношение до и после увлажнения, о несущей способности конструкции судят по соотношению уров15 ней напряжений в слоях бетона, а о качестве сцепления — по соотношению отношений энергии составляющих сигналов акустической эмиссии.